28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE Dřevo je přírodní organický buněčný materiál.
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE Dřevo a dřevěné výrobky
Je kompozitem vytvořeným z chemického komplexu
Ing. Věra Heřmánková, Ph.D.
celulózy, hemicelulózy, ligninu a extraktivních látek.
1
2
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ZDROJ DŘEVA - LES
Dřevo je vysoce anizotropní vzhledem k podlouhlému tvaru buněk dřeva a orientované stavbě stěn buněk. Anizotropie dále vyplývá
Zdrojem dřeva jsou převážně dřeviny rostoucí na lesní půdě.
z rozdílných velikostí buněk v průběhu růstového období
Zhruba 25% zemského povrchu tvoří lesy.
(jarní a letní část letokruhů) a částečně z převládajícího
V České republice je podíl lesní půdy necelých 34%
směru určitých typů buněk (např. dřeňových paprsků).
celkové rozlohy. 3
4
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
TĚŽBA DŘEVA
DŘEVINY
Velmi často je prezentováno, že těžba dřeva ničí a likviduje životní prostředí, přitom roční vytěžené
- jsou zdrojem dřeva, - jsou to víceleté rostliny, patřící do rostlinné říše,
množství dřeva je nižší než jeho
- rostou ve formě stromů
roční přírůstek.
(mají kmen, který se ve
Celkový roční přírůst dřevní hmoty v ČR je cca 18 mil. m3 a ročně se vytěží kolem 15 mil. m3 dřeva. 5
vrcholu rozvětvuje), keřů (rozvětvují se již od země, pro dřevozpracující průmysl nemají význam) a polokeřů (např. Borůvka a Brusinka). 6
1
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
VEGETATIVNÍ ORGÁNY DŘEVIN
STAVBA KMENE
- Koruna
- Kůra (borka + lýko)
- Kmen
- Kambium
- Kořeny
- Dřevo – běl a jádro nebo vyzrálé dřevo
7
- Dřeň
8
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
KŮRA
KAMBIUM
- vnější povrchové vrstvy kmene, které obklopují kambium - podle vzhledu povrchu jsou
- buněčné pletivo - nachází se mezi vnitřní kůrou a dřevem - zajišťuje růst kmene - na jednu stranu vytváří lýko,
kůry hladké, brázdité, šupinovité a bradavičnaté
na druhou stranu dřevo - okem je kambium neviditelné (tloušťka 30 – 60 µm)
- v závislosti na druhu a stáří stromu představuje kůra 6 – 25 % stromu 9
10
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEVO
BAREVNÉ ZÓNY DŘEVA
- hlavní část kmene, nachází se mezi dření a kůrou, spolu se dření tvoří 70 až 93 % objemu stromu
Běl, vnější část dřeva, slouží k vedení mízy, vody ve stromu a ukládání živin. U jednotlivých druhů dřevin se rozsah běle může lišit. Jádro je vnitřní část dřeva, nejstarší část kmene. Vzniká stárnutím buněk a ucpáním vodivých elementů. Má větší hustotu a je trvanlivější než bělové dřevo. Vyzrálé dřevo má stejnou strukturu jako dřevo jádrové. Na čerstvě skáceném stromu je běl tmavší než vyzrálé dřevo, po sušení se barevně neliší.
11
12
2
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ROZDĚLENÍ DŘEVIN
DŘEŇ
Podle výskytu jádra, běle a vyzrálého dřeva: dřeviny s jádrovým dřevem – zřetelné bělové a jádrové dřevo, dřeviny s bělovým dřevem – mají pouze bělové dřevo, dřeviny s vyzrálým dřevem – po vyschnutí žádný barevný rozdíl mezi bělí a vyzrálým dřevem, dřeviny s jádrovým a vyzrálým dřevem – mají jádrové, vyzrálé a bělové dřevo.
- nachází se uprostřed kmene - je to měkké, řídké pletivo (šířka cca 2 - 5 mm) - v začátcích života stromu se podílí na transportu vody - má nízké mechanické vlastnosti, při vysychání vznikají směrem od dřeně nežádoucí středové, tzv. dřeňové trhliny 13
14
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ZÁKLADNÍ ŘEZY DŘEVEM Dřevo je organický, nehomogenní, anizotropní a hygroskopický materiál. Abychom mohli dřevo lépe chránit
Rozeznáváme příčný, radiální a tangenciální řez.
před poškozením je třeba vyjít ze znalostí o stavbě dřeva. Dřevo má
Na těchto řezech se popisuje struktura
válcově-kuželovitou stavbu, která se zkoumá ve třech základních řezech a směrech.
dřeva.
15
16
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
PŘÍČNÝ (TRANSVERSÁLNÍ) ŘEZ - P
RADIÁLNÍ (STŘEDOVÝ) ŘEZ - R
Řez vedený v rovině kolmé k ose kmene a je charakteristický soustředným
Řez vedený v rovině rovnoběžné s osou kmene a procházející středem kmene (dření) Letokruhy mají tvar svislých pásů.
uspořádáním letokruhů.
17
18
3
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
TANGENCIÁLNÍ (FLÁDROVÝ) ŘEZ - T
STAVBA DŘEVA Stavbu dřeva rozlišujeme dle měřítka zkoumání na: - makroskopickou – vše, co lze pozorovat pouhým okem
Řez vedený v rovině rovnoběžné s osou kmene a neprocházející středem kmene
- mikroskopickou – úroveň buněk (nutný mikroskop),
Letokruhy vytvářejí parabolické útvary
- submikroskopickou – odlišnosti v konkrétní stavbě
(fládry)
buněčné stěny. 19
20
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
MAKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA
MAKROSKOPICKÉ ZNAKY DŘEVA
Makroskopická stavba neboli struktura dřeva je tvořena souborem znaků, které vytvářejí na povrchu dřeva charakteristickou kresbu,
- letokruhy - dřeňové paprsky - dřeňové skvrny
viditelnou makroskopicky.
- cévy - pryskyřičné kanálky - suky - povrchové a vzhledové vlastnosti 21
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
22
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
LETOKRUHY
V letokruzích lze u některých dřev rozlišit světlejší část
Letokruhem rozumíme tloušťkový (radiální) přírůst dřeva za vegetační období. Letokruhy jsou výsledkem přerušení
letokruhu (jarní časné dřevo) a tmavší část (letní pozdní dřevo).
tloušťkového růstu stromu v Důsledku vegetačního klidu. Letokruhy lze přirovnat k soustavě kuželovitých plášťů postupně na sebe nasedajících. 23
24
4
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Stavba a šířka letokruhu je typická pro jednotlivé druhy dřevin a je ovlivněna polohou ve kmeni a podmínkami stanoviště.
Počet letokruhů u dřevin mírného pásma nemusí vždy souhlasit s věkem stromu. Za určitých podmínek může totiž dojít k vytvoření dvou přírůstkových vrstev během jednoho
Šířka letokruhu má vliv na fyzikálně mechanické vlastnosti dřeva.
roku, nebo se přírůstek vůbec nevytvoří.
25
26
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DENDROCHRONOLOGIE
DENDROCHRONOLOGIE
Dendrochronologie je metoda datování dřeva založená na měření šířek letokruhů. Umožňuje datovat
Dendrochronologicky lze zjistit přesný rok, ve kterém se
dřeva z archeologických výzkumů, dřevěné prvky historických staveb
jednotlivé letokruhy na vzorku vytvořily.
především krovy, stejně jako nábytek, dřevěné sochy nebo staré obrazy.
27
28
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DENDROCHRONOLOGIE
DŘEŇOVÉ PAPRSKY Různě mohutná seskupení parenchymatických buněk, která jsou orientována kolmo na osu
Vzorek dřeva je změřen na speciálním měřicím stole, odkud je informace přenášena do počítače. Zde se pak zobrazí ve formě křivky, která je pomocí
kmene.
datovacího programu porovnávána se standardní křivkou pro danou dřevinu.
29
30
5
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
CÉVY (TRACHEJE)
PRYSKYŘIČNÉ KANÁLKY
Vodivé elementy dřeva listnáčů. Jedná se o různě dlouhé
Tvořeny buňkami, které tvoří a vylučují pryskyřici. Jsou
kapiláry orientované ve směru osy kmene.
charakteristické pro jehličnaté dřeviny. U našich listnatých dřev se nevyskytují. Dle orientace v kmeni rozlišujeme vertikální a horizontální pryskyřičné kanálky.
31
32
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEŇOVÉ SKVRNY
SUKY Jsou základy živých nebo pozůstatky odumřelých větví. Suky jsou považovány za vadu dřeva. Slouží jako pomocný diagnostický znak pro určování dřeva jehličnanů.
Pásy tzv. hojivého parenchymu, které vznikly v důsledku poškození kambia. Typický je výskyt u dřev listnatých dřevin.
33
34
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
POVRCHOVÉ A VZHLEDOVÉ VLASTNOSTI
BARVA DŘEVA
- barva (jádro a běl) - lesk - zvláštnosti textury dřeva
Barevná odlišnost existuje mezi jednotlivými dřevinnými druhy, mezi zónou jádra a běli, mezi jarním
(očka, svalovitost, kořenice,
a letním dřevem v letokruhu.
lískovcové dřevo, reakční
Barva dřeva je významným,
dřevo) - vůně
ale značně proměnlivým diagnostickým znakem. 35
36
6
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
LESK DŘEVA
TEXTURA DŘEVA
Lesk dřeva je schopnost směrově
Textura
odrážet světelné paprsky od hladkého opracovaného povrchu
makroskopických znaků (letokruhy, dřeňové paprsky ...) na povrchu opracovaného dřeva.
dřeva. Tuto schopnost
Textura, stejně jako barva a lesk, určuje dekorační hodnotu dřeva.
mají
zejména
dřeňové paprsky. Lesk je nejvýraznější na radiálním řezu, kde dřeňové paprsky tvoří lesklé plošky.
dřeva
vzniká
kombinací
a
výrazností
Texturu mohou zvýraznit některé zvláštnosti struktury dřeva. 37
38
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA
ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA
Očka, svalovitost
Kořenice
39
40
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ZVLÁŠTNOSTI TEXTURY DŘEVA
DRUHY DŘEVIN – JEHLIČNATÉ DŘEVINY
Lískovcové dřevo
Jehličnaté dřeviny (nahosemenné) jsou tzv. měkké dřeviny. Rostou 80 až 100 let. Dosahují výšky 25 až 40 m a průměru kmene až 2 m. Ve stavebnictví se nejvíce používají smrk, jedle a borovice, k dekoračním účelům modřín.
41
42
7
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
SMRK
JEDLE
Dřevo smrku je bílé až nahnědlé,
Jedle má nažloutle až načervenale bílé
s výraznými letokruhy. Jádro není barevně odlišeno.
dřevo a její textura je málo dekorativní. Její mýtní věk se pohybuje
Smrk je i přes svou měkkost houževnatý, poměrně pevný a pružný.
mezi 90 a 130 lety a výtěžnost užitkového dřeva obvykle činí 80 - 90 %.
43
44
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
BOROVICE
MODŘÍN
Dřevo borovice je měkké, bělová část je bílá až k okru, jádro oranžově hnědé. Letokruhy jsou výrazné.
Modřínové dřevo je tvrdší než smrkové a borové a je pevné a trvanlivé.
Největší nevýhodou při obrábění a broušení je silné zanášení nástrojů
Bělová vrstva je žlutohnědá, jádro okrové až červenohnědé, na vzduchu
pryskyřicí.
tmavne. Má hustou 45
texturu
a
mnoho
dekorativních drobných suků.
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DRUHY DŘEVIN – LISTNATÉ DŘEVINY
DUB
46
Listnaté dřeviny (krytosemenné) se dělí na měkké bělové (lípa, osika …), měkké jádrové (topol, vrba …), tvrdé bělové (buk, habr …) a tvrdé jádrové (dub, jasan …).
Dubové dřevo je jedno z nejžádanějších. Má úzkou světlehnědou běl a široké hnědé
Rostou 120 až 150 let.
jádro.
Dosahují výšky 20 až 25 m a průměru až 1,5 m (dub i více).
Jeho
Ve stavebnictví se nejvíce používá dřevo dubové a bukové.
tvrdost, pevnost a trvanlivost. Z našich dřev nejlépe odolává povětrnostním podmínkám. 48
47
základními
vlastnostmi
jsou
8
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
BUK
VLASTNOSTI DŘEVA
Bukové dřevo je tvrdé, málo pružné,
Dřevo je výrazně anizotropní
poměrně pevné. Barvu má světle hnědou až narůžovělou,
materiál, což znamená, že má v různých směrech velice odlišné
pařením získá tmavší, charakteristickou barvu. Je stejnorodé a husté.
vlastnosti, je to dáno jeho nestejnoměrnou strukturou.
RS
AS
Trvanlivostí nevyniká, ale velmi dobře se obrábí, moří a lepí.
TS
49
50
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
ZÁKLADNÍ ANATOMICKÉ SMĚRY
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA
- axiální směr, který je rovnoběžný s podélnou osou kmene, - radiální směr, který je vedený
Voda ve dřevě Dřevo je ve vztahu k okolnímu prostředí hygroskopickým materiálem schopným přijímat nebo odevzdávat vodu, a
RS AS
ve směru dřeňových paprsků a je kolmý na plochu tangenciálního řezu,
TS
má schopnost měnit svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí.
- tangenciální směr, který má směr tečny k letokruhům a je kolmý na plochu radiálního řezu. 51
52
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA
Vlhkost dřeva
Voda ve dřevě Ve většině případů voda ve dřevě ovlivňuje i vlastnosti dřeva a způsobuje často jejich zhoršení. Se změnou obsahu
Vyjadřuje se podílem hmotnosti vody k hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu.
vody ve dřevě jsou spojeny změny
Vlhkost se nejčastěji vyjadřuje
fyzikálních a mechanických
v procentech.
vlastností, odolnosti proti houbám a napadení hmyzem a další procesy. 53
54
9
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Hustota dřeva Hustota dřeva je charakterizována podílem hmotnosti a objemu dřeva při určité vlhkosti.
Hustota dřeva se zvyšuje s vlhkostí, ale hmotnost a objem dřeva nerostou stejným způsobem. 55
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
56
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Bobtnání dřeva
Hustota dřeva domácích dřevin: - Dřeva s nízkou hustotou ρ12 < 540 kg.m-3 borovice, smrk, jedle, topol, lípa, vrba, olše, ...
Bobtnáním nazýváme schopnost dřeva zvětšovat svoje lineární rozměry, plochu, nebo objem při přijímání vody. Bobtnání se vyjadřuje podílem změny rozměru k původní
- Dřeva se střední hustotou ρ12 = 540 - 750 kg.m-3 modřín, tis, bříza, buk, dub, ořešák, jilm, jasan, třešeň ...
hodnotě a uvádí se nejčastěji v procentech. Bobtnání podél vláken nepřesahuje 1%, v radiální směru je
- Dřeva s vysokou hustotou ρ12 > 750 kg.m-3 habr, zimostráz, dřín, moruše, akát ...
3 - 6% a v tangenciálním směru je 6 - 12%.
57
58
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Sesýchání dřeva
Borcení dřeva
Sesýcháním nazýváme proces, při kterém se zmenšují lineární rozměry, plocha nebo objem tělesa v důsledku ztráty vody vázané.
Při sesýchání nebo bobtnání dřeva dochází ke změnám tvaru výřezu - borcení dřeva.
Na základě hodnot sesýchání rozdělujeme dřeva na:
Příčné borcení je vyvoláno
- málo sesýchavá - tis, olše, vrba, topol, ...
rozdílným radiálním a
- středně sesýchavá - borovice, smrk, jedle, dub, ... - hodně sesýchavá - modřín, bříza, buk, ...
tangenciálním sesýcháním uvažovaného výřezu. 59
60
10
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Hořlavost dřeva
Podélné borcení vzniká nerovnoměrným podélným sesýcháním dřeva, které způsobí prohnutí nebo stočení řeziva.
Hořlavost dřeva je určována bodem vzplanutí, bodem hoření a bodem zápalnosti a závisí na druhu dřeva, hustotě, chemickém složení a vlhkosti dřeva. Bod vzplanutí je u dřeva v rozmezí 180 - 275°C, bod hoření mezi 260 - 290°C a bod zápalnosti mezi 330 - 520°C. 61
62
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA
MECHANICKÉ VLASTNOSTI DŘEVA
Akustické vlastnosti dřeva Dřevo je materiálem s velmi dobrými akustickými vlastnostmi, které ho předurčují ke zlepšení akustických vlastností společenských místností - kin, divadel a koncertních síní. 63
64
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Modul pružnosti dřeva v tahu a tlaku
Moduly pružnosti a smykové moduly vybraných dřevin v hlavních směrech pružné symetrie (w = 11 - 12%)
Průměrná hodnota modulu ve směru vláken se pro domácí dřeviny udává v rozpětí 10 000 - 15 000 MPa při w = 12%.
Modul pružnosti (MPa) Dřevina
Napříč vláken je tato hodnota až 25x menší, přičemž v
v tlaku a tahu EL
ER
v ohybu ET
Eoh
ve smyku GLR
GLT
GRT
radiálním směru je o 20 - 50% vyšší než ve směru
smrk
14 300
680
470
12 800
1 230
800
55
tangenciálním. Vzájemný poměr mezi jednotlivými směry lze stanovit EL:ER:ET » 20:2:1
jasan
15 700
1 875
1 250
13 900
1 325
1 080
255
topol
13 900
885
350
-
840
385
110
65
66
11
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pevnost dřeva v tlaku / tahu
Pevnost dřeva v tlaku
S ohledem na směr působící síly k orientaci vláken a
Pevnost dřeva v tlaku ve směru
letokruhům dřeva rozlišujeme: 1. pevnost v tlaku ve směru vláken
vláken je velmi důležitou vlastností dřeva. Působením
2. pevnost v tlaku napříč vláken - ve směru radiálním
tlaku na těleso podél vláken dojde k deformaci, projevující
- ve směru tangenciálním
se zkrácením délky tělesa. Charakter deformace závisí na jakosti a stavbě dřeva.
67
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pevnost dřeva v tlaku
konvenční mez pevnosti (MPa) v tlaku napříč vláken ve směru druh dřeva
Při působení tlaku napříč vláken nedochází k celkovému porušení tělesa, ale dochází k postupné deformaci a zhušťování dřevní struktury v celém objemu. Proto se pevnost určuje z meze úměrnosti na základě stanovených kritérií. Takto stanovená mez úměrnosti se označuje jako konvenční mez pevnosti.
sp || (MPa) w = 12% w ≥ 30% modřín 64,5 25,5 borovice 48,5 21 smrk 44,4 19,5 habr 60 26,5 akát 75,5 41,5 buk 55,5 26 dub 57,5 30,4 topol 39 18 68 druh dřeva
radiálním při vlhkosti
tangenciálním při vlhkosti
12%
> 30 %
12%
> 30 %
modřín
4,5
2,7
6,1
2,5
borovice
5,2
3,1
7,6
3,1
smrk
3,4
2,3
4
2
dub
11
6,5
8,5
5,1
jilm
5,8
3,5
4,8
2,9
buk
12,9
7,3
8,5
5,3
habr
14
7,9
8,5
5,2
69
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
70
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pevnost dřeva v tahu
Pracovní diagram dřeva namáhaného ve směru vláken (plná čára) a napříč vláken (čárkovaná čára)
druh Pevnost dřeva v tahu ve dřeva směru vláken je v porovnání s ostatními vlastními modřín
pevnostmi největší. Porušení tělesa při namáhání v tahu se projevuje roztrhnutím buněk dřeva ve střední 71
části tělesa.
mez pevnosti v tahu ve směru vláken (MPa) w = 12% w ≥ 30% 125 96 borovice 103 79 smrk 103 79 jedle 79 61 dub 132 100 jasan 145 109 buk 123 92 bříza 139 106 72
12
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pevnost dřeva v tahu
Pevnost dřeva v ohybu
Dřevo zatěžované na tahu napříč vláken vykazuje jednu z nejmenších pevností vůbec, proto bychom se při použití dřeva na nosné konstrukce měli tomuto způsobu zatížení
Zpravidla se sleduje a používá pevnost dřeva v ohybu napříč vláken. Zkušební tělesa zkouší tak, aby zatížení působilo v tangenciálním směru (tangenciální ohyb).
vyhnout.mez pevnosti (MPa) v tahu napříč vláken ve směru
Rozdíly mezi pevností dřeva v ohybu v radiálním a tangenciálním směru jsou jen u dřeva jehličnatých dřevin
druh dřeva smrk dub buk habr
radiálním při vlhkosti 12% 2.2 5.8 4.4 4.6
tangenciálním při vlhkosti 12% 1.7 3.4 3.8 73
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pevnost dřeva v ohybu v tangenciálním směru
druh dřeva
modřín borovice smrk jedle dub jasan buk bříza
(v tangenciálním směru o 10 - 12% větší než v radiálním). U listnatých dřevin jsou hodnoty meze pevnosti dřeva při statickém ohybu v obou směrech prakticky stejné (rozdíly max. 2 - 4%).
74
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
mez pevnosti v ohybu při vlhkosti (MPa) w = 12% 112 86 80 69 108 123 109
w ≥ 30% 62 50 44 41 68 75 65
110
60
Pevnost v ohybu, kdy vlákna probíhají kolmo na podélnou osu tělesa se prakticky nevyskytuje. Hodnoty meze pevnosti jsou v tomto případě velmi nízké.
75
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
76
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Faktory ovlivňující pevnost dřeva Se stoupající vlhkostí se pružnostní a pevnostní vlastnosti dřeva snižují. Vliv teploty na mechanické vlastnosti se mění s vlhkostí. Zvyšováním teploty a vlhkosti se pevnost výrazně snižuje, přičemž současné působení obou faktorů snižuje pevnost více, Než působení každého samostatně.
77
78
13
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE S rostoucí hustotou se pevnost dřeva zvyšuje.
Mez pevnosti dřeva dubu v tlaku ve směru vláken vyjádřená v % meze pevnosti při 0°C a 0% vlhkosti Vlhkost dřeva (%)
Teplota (°C) 25 45 60 80 100
0 92 85 79 73 66
10 60 50 43 33 24
15 47 39 32 24 15
30 31 25 19 13 7
45 31 24 20 13 6
60 31 24 19 12 6 79
80
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Rázová houževnatost dřeva
Tvrdost dřeva
Dřevo má schopnost absorbovat práci vykonanou rázovým ohybem, tuto vlastnost nazýváme rázovou
Tvrdostí charakterizujeme schopnost dřeva klást odpor proti vnikání jiného tělesa do jeho struktury. Podle druhu zatížení se rozlišuje tvrdost statická a
houževnatostí dřeva. Rázovou houževnatost vyjadřujeme
dynamická.
spotřebovanou energií na přeražení dřeva definovaných rozměrů. Na zjištění této vlastnosti používáme např. Charphyho kladivo.
81
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
82
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Zjišťování statické tvrdosti dřeva spočívá v zatlačování
Naše dřeviny dělíme podle tvrdosti při w = 12 % na dřeva:
ocelové kuličky daného průměru statickým zatížením na plochu dřeva.
- měkká - tvrdost 40 MPa a méně: smrk, jedle, borovice, topol, lípa – vryp nehtem tvoří zřetelnou rýhu,
Dynamická tvrdost je podíl potenciální energie kuličky padající volným pádem ze stanovené výšky ku ploše otlačení, kterou kulička vytvoří.
- středně tvrdá - tvrdost 40 - 80 MPa: jasan, jilmy, duby, ořech – vryp netvoří výraznou rýhu, - dřeva tvrdá - tvrdost nad 80 MPa: habr, akát, tis. 83
84
14
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
TŘÍDĚNÍ DŘEVA DLE NOREM
Vizuální třídění třeva
Dřevo se třídí třemi různými způsoby:
Dřevo se třídí jeho vizuálním posuzováním. Jakost dřeva se přitom určuje prostřednictvím vizuálně poznatelných charakteristik dřeva, především suků a šířky letokruhů.
- vizuálně, - strojně, - dle tříd pevnosti
85
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
86
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Pro vizuální třídění dřeva podle pevnosti v současnosti platí česká technická norma ČSN 73 2824-1. Významné vlivy určující pevnost, jako je například hustota dřeva,
Strojní třídění dřeva Výše uvedené nevýhody vizuálního třídění dřeva podle pevnosti mohou být překonány strojním tříděním. Většina v současné době průmyslově používaných strojů na třídění jsou
mohou být vizuálně vystiženy pouze nedostatečně, například
takzvané ohybové stroje, kterými se určuje průměrný
pomocí šířky letokruhů. 87
modul pružnosti na krátkém rozpětí.
88
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Třídy pevnosti dřeva
TRVANLIVOST DŘEVA
V Evropské unii byl zaveden jednotný systém tříd pevnosti dřeva (ČSN EN 338) označených podle charakteristické pevnosti v ohybu. Pro zatřídění dřeva do těchto
Buňky dřeva se skládají z organických polymerů, které jsou náchylné na poškození abiotickými vlivy (oheň, slunce, voda, kyslík, emise apod.) a biologickými škůdci (bakterie,
pevnostních tříd byly vypracovány normy ČSN EN 384 a
houby, hmyz, ptáci, savci apod.). Trvanlivost dřeva ovlivňuje mnoho faktorů, a to např.
ČSN EN 408, které popisují průkazné zkoušky některých fyzikálně-mechanických vlastností.
o jaký druh dřeva se jedná, ke je uchováváno a skladováno, k jakému účelu bylo použito, atd. 89
90
15
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Dřevokazné houby (hniloba) Hniloba je závažnou vadou, jejímiž
Nejlepší a nejjednodušší ochranou pro dřevo je vysušení. Hniloba dřevo nenapadne v případě, nepřekročí-li vlhkost dřeva 20%.
původci jsou houby. Houby napadají a poškozují velmi často už živý strom
Nejrozšířenější dřevokazné houby - Dřevomorka domácí
a tento proces pokračuje ve znehodnocování hotového výrobku.
- Koniofora sklepní - Trámovka plotní
Hniloba se navíc projevuje až ve stadiu, kdy již nebývá možné dřevo zachránit.
- Pornatka Vaillantova
91
92
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
Dřevokazný hmyz
Dřevokazný hmyz má podstatně nižší nároky na vlhkost dřeva než dřevokazné houby. Pro napadení dřevokazným hmyzem postačuje vlhkost dřeva 10 – 12 %.
Dřevu také škodí dřevokazný hmyz, který v něm vyžírá chodbičky. Podobně jako houby
Dřevokazný hmyz - Kůrovci
poškozuje hmyz dřevo v živém stromě i dřevo
- Pilořitky - Hrbohlavci
zpracované.
- Červotoči
93
- Tesaříci - krovový, fialový, obrovský, skladištní, smrkový
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
Nejstarší prokazatelné stopy použití dřeva jako stavebního materiálu nás vedou do starší
Dalším přínosným obdobím pro rozvoj dřevostaveb bylo antické Řecko a Řím. V Číně a Japonsku se dochovaly rozsáhlé mnohapodlažní komplexy zejména sakrálních
a střední doby kamenné. V mladší době kamenné –
staveb ze dřeva starých tři
neolitu se začíná masivně rozvíjet rovněž pravěké stavitelství ze dřeva.
Počínaje 7. stoletím se v Evropě rozvíjela znalost těžkých skeletových a hrázděných staveb.
94
tisíce let.
95
96
16
28.4.2014
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
V českých zemích se používalo v
Novodobé použití dřeva jako stavebního materiálu
období středověku pro obytné domy roubení. Němečtí osadníci
zaznamenáváme na sklonku 18. století. Poté dřevo pro svoji vyšší cenu a menší dostupnost
přicházející do Čech v průběhu 13. století sebou přinesli znalosti
přestává být oblíbeným stavebním materiálem a celodřevěná stavba se vytrácí. Dřevo jako konstrukční
o technologii hrázděné stavby. Oba systémy bylo možné kombinovat.
97
materiál je vytlačováno do oblasti stropních a střešních konstrukcí, kde lze za něj i v průběhu 19. století jen stěží nalézt vhodnou a ekonomicky přijatelnou náhradu.
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
Přelom 19. a 20. století náleží dřevěným stavbám v oblasti výstavních pavilónů a lázeňských staveb.
98
Dřevěné stavby získávají počátkem 20. století pověst levnějších staveb s nižší životností. Zejména v období komunismu byla posilována tendence využití dřevěných domů pouze jako rekreačních objektů. V současnosti u nás zaznamenáváme 99
snahu o zvýšení podílu dřevostaveb.
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
AI01 STAVEBNÍ LÁTKY A GEOLOGIE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE
100
Stavby ze dřeva mají své dobré i stinné stránky, a tak je nutné při výběru optimální varianty výstavby zvážit všechna kritéria. Nezbytná je realizace zkušeným odborníkem, správný návrh, odpovídající řešení konstrukčních detailů v kontextu celé stavby.
101
102
17
28.4.2014
Dotazy? Děkuji za pozornost! Ing. Věra Heřmánková, Ph.D.
103
18